基于DSP的IIR数字滤波器(设计实验)(汇编语言)4600字.docx
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基于DSP的IIR数字滤波器(设计实验)(汇编语言)4600字 IIR数字滤波器 (设计实验)一、实验目的1.了解IIR（Infinite Impulse Response，无限冲激响应）滤波器原理及使用方法；2.了解使用MATLAB语言设计IIR滤波器的方法；3.了解DSP对IIR滤波器的设计及编程方法；4.熟悉在CCS环境下对IIR滤波器的调试方法；二、实验原理IIR数字滤波器的传递函数H(z)为：其对应的差分方程为：MH(z)??bzii?0Ni?1M?i1??aiz?iNy(n)??bix(n?i)??aiy(n?i)i?0i?1对于直接形式的二阶IIR数字滤波器，其结构如图４.1图4.1 IIR数字滤波器结构图编程时，可以分别开辟四个缓冲区，存放输入、输出变量和滤波器的系数，如图４.2所示图4.2 IIR数字滤波器算法图三、实验内容与步骤设计一个三阶的切比雪夫Ⅰ型带通数字滤波器，其采样频率Fs =16kHz，其通频带3.2kHz
1、IIR滤波器的MATLAB设计在MATLAB中设计IIR滤波器，程序为：wp=[3.2,4.8];ws=[2.4,5.6];rp=1;rs=201[n,wn]=cheb1ord(wp/8,ws/8,rp,rs)[b,a]=cheby1(n,rp,wn)设计结果为：N=3wn =0.4000 0.6000b0=0.0114747 a0=1.000000b1=0 a1=0b2=-0.034424 a2=2.13779b3=0 a3=0b4=0.034424 a4=1.76935b5=0 a5=0b6=-0.0114747 a6=0.539758在设计IIR滤波器时，会出现系数≥1的情况，为了用Q15定点小数格式表示系数，可以用大数去所有系数为避免在累加过程中出现≥1的情况，将系数进一步缩小，为此，在MATLAB中加入：B=round(b/6*2^15)； A=round(a/6*2^15)；滤波系数为：B =63 0 -188 0 188 0 -63A =5461 0 11675 0 9663 0 29482．产生滤波器输入信号的文件使用CCS的Simulator进行滤波器特性的测试时，需要输入时间信号x(n)。
本设计输入信号频率为4000Hz、6500Hz的合成信号，通过所设计的带通滤波器将6500Hz信号滤掉，余下4000Hz的信号以下是产生输入信号的C语言程序：#include
3．直接型IIR数字滤波器汇编源程序的编写直接型IIR数字滤波器汇编程序iir.asm如下：********直接型IIR数字滤波器通用程序**********N.title .mmregs .global start .def .copy start,_c_int00 ;IIR滤波器系数 "IIRIN.inc" ;输入信号x(n)数据 .set 6 "diir.asm" table .word 63 .word 0 .word -188 .word 0 .word 188 .word 0 .word -63 .word 0 .word +11675 .word 0 .word +9663 .word 0 .word +2948 .data.usect.usect "BN",N+1 "AN",N+1"INBUF",256 ;输入缓冲区在数据区0x2400"OUTPUT",256 ;输出缓冲区在数据区0x2600 BN AN INBUF .usect OUTPUT .usect.text3.asg AR0,INDEX_P.asg AR2,XN_P .asg AR3,ACOFF_P .asg AR4,YN_P .asg AR5,BCOFF_Pb start nop nop FRCT SSBX OVM SSBX SXM STM RPT STM RPT STM RPTZ STM RPT STM STM STM STM RPTB STM STM MAC MAC #N ;将bi由程序区存放到数据区 #AN+N-1,AR1 ;将ai由程序区存放到数据区 #BN+N,AR1 _c_int00 start: SSBX MVPD #table,*AR1- #N-1 MVPD #table+N+1,*AR1- #OUTPUT,AR1 A,#255 STL A,*AR1+ #255 ;输出数据缓冲区清零 #INBUF,AR1 ;将输入数据由程序区存放到数据区 MVPD #INPUT,*AR1+ #OUTPUT,YN_P #INBUF,XN_P #N-1,INDEX_P #255,BRC LOOP-1 IIR: SUB A,A #BN,BCOFF_P #AN,ACOFF_P RPT #N-1 ;计算前向通道 *XN_P+,*BCOFF_P+,A *XN_P, *BCOFF_P,A ;计算反馈通道 MAR *XN_P-0 ;将AR2指针指向x(n-N) RPT #N-1 MAC STH *YN_P+,*ACOFF_P+,A A,*YN_P-0 ;;保存y(n) LOOP: EEND B EEND .end4．IIR滤波器链接命令文件的编写 4对应以上汇编程序的链接命令文件iir.cmd如下：diir.obj-o diir.out-m diir.mapMEMORY{PAGE 0: ROM: ORIGIN=0080H, LENGTH=1000HPAGE 1: SPRAM:RAM1:RAM2:}SECTIONS{.text :>ROM PAGE 0.data :>DARAM PAGE 1BNAN :>DARAM PAGE 1 :>DARAM PAGE 1 ORIGIN=0060H,LENGTH=0020H DARAM: ORIGIN=0080H, LENGTH=1380H ORIGIN=2400H, LENGTH=0200H ORIGIN=2600H, LENGTH=0200HINBUF :>RAM1 PAGE 1OUTPUT :>RAM2 PAGE 1}① 在CCS上建立iir工程并运行iir.out程序。
建立iir工程，将iir.asm和iir.cmd添加到工程中，对汇编程序进行汇编、链接；如果有错误则进行修改、调试，当汇编、链接成功后，加载并运行iir.out程序注意，将iir.asm、iir.cmd、iirin.inc文件和iir.pjt工程文件放在同一文件夹下② 观察输入信号的波形及频谱单击View→Graph→Time/Frequency命令，按照如图4.3所示改变各选项由.cmd可知输入信号的数据放在数据区0x2400开始的256个单元中图4.3 Graph属性设置窗口单击OK按钮，则显示输入信号的时域波形如图4.4所示其波形是频率为4000Hz和5000Hz正弦信号的合成信号5将图4.3中的Dsiplay Type项改为FFT Magnitude，则显示输入信号的频谱图如图4.4所示图4.4 输入信号的时域波形和频谱图③、观察输出信号的波形及频谱单击View→Graph→Time/Frequency命令，按照如图4.5所示改变各选项由.cmd可知输出信号的数据放在数据区0x2600开始的256个单元中图4.5 Graph属性设置窗口将图4.5中的Dsiplay Type项改为FFT Magnitude，则显示输出信号的频谱图。
如图4.6所示6图4.6 输出信号的时域波形和频谱图由实验结果可知，通过IIR滤波器对输入信号频率为4000Hz、6500Hz的合成信号，通过所设计的带通滤波器将6500Hz信号滤掉，余下4000Hz的信号四、实验仪器设备１.计算机２.DES-320PP—A教学实验系统五、思考题１. 任意输入合成信号，自行设计IIR数字滤波器，达到提取信号的目的7第二篇：六 数字信号处理实验报告--IIR数字滤波器设计 2000字怀化学院数学系实验报告实验项目名称：IIR数字滤波器的设计(1)指 导 老 师： 欧 卫 华学姓实验项目制定人： 实验项目审批人：年 月 日一、实验目的掌脉冲相应不变法设计IIR-Butterworth数字滤波器的具体设计方法及原理二、实验原理与方法1. 确定数字滤波器的性能指标：通带临界频率fp、阻带临界频率fs；通带内的最大衰减Ap；阻带内的最小衰减As；采样周期T；2. 确定相应的数字角频率，ωp=2πfp；ωr=2πfr；3. 根据Ωp和Ωs计算模拟低通原型滤波器的阶数N，并求得低通原型的传递函数Ha(s)；4. 用上面的脉冲响应不变法公式代入Ha(s)，求出所设计的传递函数H(z)；5. 分析滤波器特性，检查其是否满足指标要求。
三、实验内容及步骤冲激响应不变法设计数字Butterworth低通滤波器(1)、模拟滤波器的最小阶数[N,wn]=buttord(wp,ws,rp,rs,'s');(2)、设计模拟低通滤波器原型，[z,p,k]=buttap(N);(3)、将零极点形式转换为传递函数形式，[Bap,Aap]=zp2tf(z,p,k);(4)、进行频率变换，[b,a]=lp2lp(Bap,Aap,wn);(5)用脉冲相应不变法得到数字滤波器的系统函数[bz,az]=impinvar(b,a,fs);四、实验范例用脉冲相应不变法设计一个Butterworth低通数字滤波器，使其特征逼近一个低通Butterworth模拟滤波器的下列性能指标，通带截止频率Wp=2*pi*2000rad/s,通带波纹Rp小于3dB,阻带边界频率为Ws=2*pi*300。
